•   电力机车电器 《电力机车电器》- 绪论 本章主要内容: 1、课程简介 2、电器的定义 3、电器的分类 4、电力机车电器的分类 5、电力机车电器的工作条件及特点 本章重点内容: 1、电器的定义 2、电力机车电器的分类 《电力机车电器》- 绪论 一、课程简介 本课程是电力机车专业的一门专业课。内容包括两大方面: 1、学习有关的电器基本理论知识 包括电接触、传动装臵、电弧的产生、电弧的熄灭、灭弧装臵、电器的 发热和散热等。 2、学习电力机车使用的各种电器的基本结构、工作原理、技术参数 包括接触器、继电器、主型电器、其它电器等。 《电力机车电器》- 绪论 二、电器的定义 电器是一种能够根据外界信号的要求,手动或自动接通、断开电路,以 实现电路的开关、控制、转换、保护、检测、调节的电工器械。通俗的说就 是能控制电的器械。 三、电器的分类 电器根据不同的分类方法能分成多种。 《电力机车电器》- 绪论 四、电力机车电器的分类 1、根据电压等级分 电力机车电器根据电压等级分类分为高压电器、低压电器。 高压电器—包括受电弓、主断路器、高压连接器、电空接触器、两位置转 换开关、高压电流互感器、高压电压互感器、平波电抗器、避雷器等。 低压电器—包括电磁接触器、继电器、司机控制器、搬健开关等。 2、根据电器所接入的电路分 主电路电器—使用在电力机车主电路中的电器。包括受电弓、主断路器、 高压连接器、电空接触器等。 辅助电路电器—使用在电力机车辅助电路中的电器。包括三相电磁接触器、 自动开关、刀开关等。 控制电路电器—使用在电力机车控制电路中的电器。包括司机控制器、继 电器、搬健开关等。 《电力机车电器》- 绪论 3、根据用途分 控制电器—用于对电力机车上的牵引设备进行切换、调节的电器。如司机 控制器、继电器、搬健开关、接触器等。 保护电器—用于保护电力机车上的电气设备不受过电压、过电流损害的电 器。如避雷器、自动开关、熔断器、接地继电器、过载继电器、风压继电器、 油流继电器等。 检测电器—用于与其它电器配合,检测电力机车各电路电压、电流、机车 运行速度等的电器。如电压互感器、电流互感器、速度传感器等。 受流电器—使电力机车从接触网获取电流的电器。如受电弓。 《电力机车电器》- 绪论 五、电力机车电器的特点 由于电力机车电器安装在运行的机车上,安装空间有限和运行环境的变 化,使得电力机车电器与其它工业电器又有所不同。有如下特点: 1、强烈的机械震动和冲击。 2、运行环境污染严重。 3、温度和湿度变化很大。 4、电器的安装空间受限。 5、电力机车主电路电流变化范围大,要求电器有很高的电稳定性和热稳 定 6、电力机车电器在机车运行时操作频繁。 从上述特点可知,电力机车的工作条件和运行环境十分恶劣,因而要求电 力机车电器有很高的可靠性,才能保证铁路运输的安全和正常进行。 《电力机车电器》 本章主要内容: 第一章 电器理论基础知识 1、电接触的基本形式 2、触头的接触电阻、振动、磨损以及改善方法 3、电磁传动、电空传动基本原理 4、电弧的产生和熄灭方法 5、电器的发热和散热 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-1 电接触的基本知识 一、电接触的定义及分类 电接触定义 两个导电零件通过机械连接的方式互相接触,以实现导电的现象称为电接触。 电接触分类 电接触按工作方式分类可分为固定接触、滑动接触、滚动接触、可分合接触。 1、固定接触 两个导体用螺栓、铆钉等紧固件连接起来,在工作过程中接触面不发生相 互分离和相对移动的连接,称为固定接触。 2、滑动或滚动接触 在工作过程中,一个接触面沿另一个接触面滑动或滚动,但不分断电路的 接触方式称为滑动或滚动接触。如电机、滑线电阻等。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-1 电接触的基本知识 3、可分合接触(触头) 在工作过程中,两个接触面既可分开又可以闭合的接触方式,称为可分合接触。 可分合接触是本课程讨论的重点,后面将要学习的大量电器都属于可分合接触。 有关触头的几个基本知识点 ① 触头总是成对出现,一个是静触头,一个是动触头。 ② 根据触头在电路中功能的不同,可分为主触头、联锁触头。 ③ 触头可分为常开触头、常闭触头 常开触头—在电路无电情况下处于断开的触头。 常闭触头—在电路无电情况下处于闭合状态的触头。 ④ 常开、常闭触头在电路中的表示方法 上开下闭,左开右闭 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知识 (1)触头的接触形式 触头的接触形式包括点、线、面三种。 ① 点接触 点接触是指一个很小的面积内的若干个点接触的触头。一般用于20A以下的小 电流电路。 ② 线接触 线接触是指两个导体沿着线或较窄面积接触的触头接触方式。线接触一般用于 几十至几百安电流的中等容量电器。 ③ 面接触 面接触是指两个导体沿着较大面积接触的触头。面接触用于大电流电器。 (2)触头的主要参数 触头的主要参数包括触头开距、触头超程、触头初压力、触头终压力。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知识 ① 触头开距s 触头处于断开位臵时,动、静触头之间的最小距离,称为触头开距。 触头开距是触头的一个重要参数,用于保证触头分断电路时可靠熄灭电弧,并保证有足够 的安全绝缘距离。 ② 触头超程r 触头超程是指电器触头完全闭合后,若将动(静)触头移开,静(动)触头在 触头弹簧作用下继续前移的距离。 触头超程用于保证触头在允许的磨损范围内仍能可靠地接触。 ③ 触头初压力F0 触头初压力是指动触头刚好与静触头接触,动静触头之间的相互作用力。 触头初压力由触头弹簧保证,用于降低触头闭合过程中的弹跳。 ④ 触头终压力Fz 触头终压力是指动静触头闭合终了时,每个触头上的压力。 触头终压力由触头弹簧保证,用于接触面积,降低接触电阻。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知识 (3)触头的工作情况 触头有闭合状态、闭合过程、断开状态、断开过程4种工作情况。 ① 闭合状态:要考虑的主要问题是发热(接触电阻引起) ② 闭合过程:要考虑的主要问题是机械振动、触头磨损、触头熔焊。 ③ 断开状态:要考虑的主要问题是开距大小(保证熄弧和绝缘) ④ 断开过程:要考虑的主要问题是灭弧、触头电磨损 《电力机车电器》 识 二、触头的接触电阻 1、接触电阻的产生 第一章 电器理论基础知 产生接触电阻的原因有两方面:① 由于接触面不平迫使电流线收缩;②由于 接触表面存在导电性很差的薄膜。 由于电流线收缩而产生的附加电阻称为收缩电阻,用Rs表示;由于接触表面薄膜而 产生的附加电阻称为膜电阻,用Rb表示。接触电阻用Rj表示 Rj=Rs+Rb 2、影响接触电阻的因素 ① 接触压力:增大接触压力可减小接触电阻。 ② 温度:温度变化会使金属电阻率、材料的硬度发生变化,从而引起接触电阻变化。 ④ 电化学腐蚀:触头间存在电位差,空气湿度大时会发生电解作用,使得接触电阻增大。 ⑤ 接触表面粗糙度:粗糙度越大,接触点越少,电流线收缩越严重,接触电阻越大。 ⑥ 触头材料:材料电阻系数大,接触电阻大;材料硬度小,接触电阻小。 ③ 化学腐蚀:暴露在空气中的金属接触面都会发生氧化作用,产生的化合物影响接触电阻。 《电力机车电器》 识 二、触头的接触电阻 3、减小接触电阻的方法 第一章 电器理论基础知 ① 增加接触点数目:可通过精加工接触面、增大接触压力实现。 ② 选用合适的触头材料:选择电阻系数小、不易氧化的材料。 ③ 使触头有研磨过程:可擦去氧化膜。 《电力机车电器》 识 三、触头的振动和熔焊 第一章 电器理论基础知 触头的振动发生于闭合过程中,触头在闭合过程中会发生一系列的碰撞,此现 象就称为机械振动。触头间距离与时间关系如图1-5. 触头的熔焊也是发生于触头闭合过程中,动、静触头之间,在机械振动和电动 排斥力的作用下发生断续的分合,由此产生电弧,在电弧高温作用下引起触头熔 接,称为熔焊。 《电力机车电器》 识 四、触头的磨损 磨损—磨耗和损坏 第一章 电器理论基础知 磨损包括机械磨损、化学磨损、电磨损。 ①机械磨损—摩擦和碰撞所致。表现为触头表面的压皱、裂痕、变形。 ②化学磨损—腐蚀性气体、水蒸气对触头材料的侵蚀所致。表现为非导电膜被 碰撞和触头压力剥落而产生的损耗。 ③电磨损—触头分合过程中产生金属液桥、电弧、火花等现象,引起金属转移、 喷溅和汽化,使触头材料损耗和变形。 上述三种磨损中主要是电磨损,机械磨损和化学磨损一般很小。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 有触点电器一般由感测部分、执行部分组成。感测部分是传动装置,执行部分是触头。 传动装置接收外界信号并作出反应,使执行部分动作,输出相应指令实现控制的目的。 电力机车上的电器传动装置主要采用电磁传动、电空传动两种。 一、电磁传动装置 电磁传动装置实质上就是一个电磁铁,接收外界电能转换为机械能,带动触头动作, 使其闭合或断开。 电磁铁由吸引线圈、静铁心(铁心)、动铁心(衔铁)、铁轭、空气隙等组成。 1、电磁铁分类 (1)按线圈电流种类分:分为直流电磁铁、交流电磁铁 直流电磁铁线圈中通以直流电,线圈中产生的磁通是恒定的。 交流电磁铁线圈中通以交流电,线圈中产生的磁通是交变的。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 (2)按磁路形式和衔铁运动方式分 ① U型拍合式 铁心制成U字形,而衔铁的一端绕棱角或转轴做拍合运动。图(a)所示的电磁铁为 衔铁绕棱角运动的U形拍合式,这种形式的电磁铁广泛用于直流电磁式电器(如直流接 触器和直流继电器)中。图(b)所示的电磁铁为衔铁绕转轴转动的U形拍合式。这种形 式的电磁铁广泛用于交流电磁式电器中。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 ② E型拍合式和E型直动式 铁心和衔铁都制成E字形,并且都用电工钢片叠成,线圈套装在中间铁心柱上。 E 形拍合式如图(c)所示,E形直动式如图(d)所示,这两种形式的电磁铁都用于交流 电磁式电器中。E形拍合式广泛用于60A及以上的交流接触器中。E形直动式广泛用于40A 以下的交流接触器和交流电压继电器、中间继电器及时间继电器中。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 ③ 空心螺管式 空心螺管式电磁铁只有空心线圈和圆柱衔铁,没有铁心,衔铁在空心线圈中做直线 运动,如图(c)所示。这种电磁铁主要用于交流电流继电器和供电系统用的时间继电 器中。 ④ 装甲螺管式 ⑤ 回转式 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 (3)按线圈接入电路分 ① 串联电磁铁 电磁铁的线圈串接于电路中。串联电磁铁的衔铁动作与否取决线圈中电流的大小, 但衔铁的动作并不影响线圈中电流的变化。串联电磁铁的线圈称为电流线圈,具有这种 电磁铁的电器都属于电流型电器。为了不影响电路中负载的端电压和电流,要求线圈内 阻小,所以,串联电磁铁的线圈导线截面积较粗,线圈匝数较少。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 ② 并联电磁铁 电磁铁的线圈并接于电路中,如图所示。并联电磁铁的衔铁动作与否取决于线圈两 端电压的大小。并联电磁铁的线圈又称为电压线圈,具有这种电磁铁的电器都属于电压 型电器。直流并联电磁铁的衔铁动作不会引起线圈中电流的变化,但对于交流并联电滋 铁衔铁动作会引起线圈阻抗的变化,从而引起线圈中电流的变化。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 2、电磁铁工作原理 当线作用下 处于打开位置。衔铁1与极靴2之间保持一个较大的 气隙。 当线圈通电后,在导磁体中产生磁通Φ ,根据 磁力线流入端为S极,流出端为N极的规定,在衔铁 与极靴相对的端面具有相反的极性。由于异性磁极 相吸,于是在铁心和衔铁间产生电磁吸力。当电磁 吸力大于反力弹簧的反作用力时,衔铁被吸向铁心, 直到与极靴接触为止。这个过程称为衔铁的吸合过 程。 当线圈中的电流减小或中断时,铁心中的磁通 就变小,吸力也随之减小,当电磁吸力小于反力弹 簧的反作用力时衔铁就在反力弹簧作用下返回至打 开位置,这个过程称为衔铁的释放过程。 《电力机车电器》 识 第一章 电器理论基础知 §1-2 电器的传动装置 二、电空传动装置 电空传动装置,在电力机车上主要用于主电路电器中。例如:受电弓、主断路器、电 空接触器、两位置转换开关等。 电空传动装置按其结构形式分类,分为气缸式、薄膜式两大类。 1、气缸式传动装置 气缸式传动装置可分为单活塞、双活塞两种。一般由气缸、活塞、电空阀组成。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 (1)单活塞式 如图所示为单活塞压缩空气驱动装置,气缸内压缩空气的进入和排出是由电空阀控制的。 当电空阀得电时,打开了风源与传动气缸的通路,压缩空气由进气孔6进人气缸1内,推动活寨2 克服弹簧4的弹力向右移动,活塞2带动活塞杆3移动,以操纵电器触头的开断或闭合。当电空阀 失电时,关闭风源至气缸的通路,打开气缸至大气的通路,气缸内的压缩空气排向大气,则活 塞2在弹簧4的作用下向左移动,恢复原位。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 (2)双活塞式 如图所示为双活塞压缩空气驱动装置示意图。与活寒杆3相连的两个活塞均由压缩空气驱动。 压缩空气由电空阀控制,它有两个工作位置。当左边气口开通与气源的通路时,右边气口则开 通与大气的通路,压缩空气从气口1进人气缸,活塞被推向右侧,活塞杆3带动曲柄7使转鼓8逆 时针转过一个角度,带动触头开闭转换。传动装置处在第一个工作位置。反之,若右气口开通 与气源的通路,则左气口开通大气的通路,工作过程相反,传动装置处在第二个下作位置。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-2 电器的传动装置 2、薄膜传动装置 当电空阀得电时,压缩空气进入气缸内,作用 在弹性薄膜2上的压力增大到大于右侧弹簧4等反作 用力时,推动弹性薄膜2,推动活塞杆3右移,驱动 电器触头闭合或断开。 当电空阀失电时,气缸内的压缩空气排出,在 弹簧4等反力作用下,使活塞杆3复原,驱动电器触 头动作。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 §1-3 电弧的产生和灭弧 识 一、电弧的产生过程 电弧发生于触头的断开过程中。 电弧的表现形式:温度极高、发出强光、能够导电的气体,是一种带电的离子流。 电弧产生的条件:触头处于大气中,分断电压超过10V,电流超过80mA。 电弧的危害:烧伤触头,降低寿命和可靠性;分断时间延长,严重时容易引发火灾。 电弧产生的物理过程: 触头分断瞬间,由于间隙很小,电路电压几乎全部加在触头之间,在触头间形成很 强的电场,阴极中的自由电子会逸出到间隙中,并向阳极加速运动。前进中的自由电子 中途碰撞气体中性粒子,使其分裂为电子和正离子,电子在向阳极运动过程中又碰撞其 他粒子这就是碰撞电离。 经碰撞电离后产生的正离子向阴极运动,撞击阴极表面并使其温度逐渐升高,当温 度达到一定值时,部分电子将从阴极表面逸出再次参与碰撞电离。 此时,触头间隙内产生弧光并使温度进一步上升,当弧温达到 8000-10000K以后, 触头间的中性粒子以很高的速度作不规则的运动并相互剧烈碰撞,也产生电离。这就是 由于高温作用而使中性粒子碰撞产生的热电离。 上述几种电离的结果,在触头间出现大量的离子流,这就是电弧。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 §1-3 电弧的产生和灭弧 识 二、灭弧方法 熄灭电弧的方法有:拉长电弧、降低温度、将长弧分割为断弧、将电弧置于特殊介 质中、增大电弧周围介质压力。 1、拉长电弧 (1)机械力拉长 刀开关闸刀的拉开就是将电弧沿轴向拉长而熄灭的。电焊过程中将焊钳提高等。 (2)电动力拉长 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-3 电弧的产生和灭弧 (3)磁吹灭弧 当需要更大电动力来拉长电弧时,可 以使电弧处于一个专门设计的磁场中。 用于产生吹弧磁场的线圈称为吹弧线 圈。线圈可串联、并联在电路中。 串联在电路中的吹弧线圈,电流方向 改变,磁场力方向不变。即磁吹方向不随 电流的方向改变而改变。吹弧能力与弧电 流成正比。 并联在电路中的吹弧线圈,与串联相 反。即吹弧能力与弧电流无关,电流方向 改变磁场力相应改变,磁吹方向随电流方 向改变而改变。 《电力机车电器》 识 第一章 电器理论基础知 §1-3 电弧的产生和灭弧 2、灭弧罩 灭弧罩是让电弧与固体介质相接触,降低电弧温度,从而加速电弧熄灭的比较常用 的装置。 其结构单元为“缝’,灭弧罩壁与壁之问构成的间隙称作“缝”。 “缝”可分为单缝、多缝、宽缝、窄缝、横缝、纵缝。 宽缝:缝的宽度大于电弧直径。 窄缝:缝的宽度小于电弧直径。 横缝:缝的轴线和电弧轴线相垂直 纵缝:缝的轴线和电弧轴线)纵缝灭弧罩 《电力机车电器》 识 第一章 电器理论基础知 图1-14为纵向窄缝灭弧罩。当电弧受力被拉入窄 缝后,电弧与缝壁能紧密接触。在继续受力情况下, 电弧在移动过程中能不断改变与缝壁接触的部位,因 而冷却效果好,对熄弧有利。 图1-15为纵向宽缝灭弧罩。在宽缝中又设置了若干 绝缘隔板,这样就形成了纵向多缝。电弧进入灭弧罩 后,被隔板分成两个直径比原来小的电弧,并和缝壁 接触而冷却,冷却效果加强,熄弧性能提高。 图1-16为纵向曲缝灭弧罩,又称迷宫式。它的缝壁 制成凹凸相间的齿状,上下齿相互错开。同时,在电 弧进入处齿长较短,越往深处,齿长越长,当电弧受 外力作用由下向上进入灭弧罩的过程中。它不仅与缝 壁接触面积越来越大,而且长度也越来越长,这就加 强了冷却作用,具有很强的灭弧能力。 《电力机车电器》 识 (2)横缝灭弧罩 第一章 电器理论基础知 图1-17为横向绝缘栅片式灭弧罩。当电弧受力进入灭弧罩后,受到绝缘栅片阻挡,电弧在 外力作用下发生弯曲,从而拉长了电弧,并加强了冷却。 设磁通方向为垂直向里,电弧AB、BC段和CD段所受的电动力都使电弧压向绝缘栅片顶部, 而DE段所受的电动力使电弧拉长,CD段和EF段相互作用产生斥力。这样一些力的作用使电弧拉 长并与缝壁接触而增大而且紧密,所以能得到比较好的灭弧效果。 《电力机车电器》 识 3、油冷灭弧装置 第一章 电器理论基础知 油冷灭弧是将电弧置于液体介质(如变压器油)中,电弧将油汽化、分解而形成油气。油 气中主要成分是氢,在油中以气泡的形式包围电弧。氢气具有很高的导热系数,这就使电弧的 热量容易散发。另外,由于存在着温度差,所以气泡产生运动,又进一步加强了电弧的冷却。 4、气吹灭弧装置 气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。压缩 空气沿电弧径向吹入,然后通过动触头的喷口、 内孔向大气排出,电弧的弧根能很快被吹离触头表 面,因而触头接触表面不易烧损。因为压缩空气的 压力与电弧本身无关,所以使用气吹灭弧时要注意 熄灭小电流电弧时容易引起过电压。由于气吹灭弧 的灭弧能力较强,故一般应用在高压电器中,例如 电力机车的上断路器 《电力机车电器》 识 5、横向金属栅片灭弧 第一章 电器理论基础知 横向金属栅片灭弧是利用短弧灭弧原理。主要用于交流电器。用磁性材料的金属片(铁) 置于电弧中,将电弧分成若干短弧,利用交流电弧的近阴极效应(电流过零瞬间,介质强度突 然出现升高的现象)来达到熄灭电弧的目的。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-4 电器的发热和散热 一、电器的发热 1、电器发热的原因 发热原因—损耗(电阻损耗、磁滞与涡流损耗、介质损耗) ① 电阻损耗 电阻损耗是由于电流通过导电材料(导体、线圈)而产生。电阻损耗转变为热能。一般情况下 部分散发到周围介质中,一部分使电器的温度升高。短路时几乎全部转换为电器的温升。 ② 磁滞和涡流损耗 交流电磁铁才会有磁滞和涡流损耗。 磁滞:铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度,这种 现象叫磁滞。磁滞现象引起的能量损耗,称为磁滞损耗。 涡流:线圈电流交变产生交变磁通,产生感应电势和感应电流,在导体内形成的电流闭合回 路称为涡流。由涡流现象引起的损耗称为涡流损耗。 ③ 介质损耗 绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在内部引起的能量损耗。称 为介质损耗。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-4 电器的发热和散热 2、电器的温升 温度对电器的影响:电器的温度过高,使金属材料的机械强度下降,绝缘材科的绝缘强度 会受到破坏。若电器温度过低,各种材料没有得到充分利用,经济性能差、体积大、质量重。 温升—电器温度升高后,电器实际温度与周围环境温度只差。 发热温度极限值—保证电器的机械强度、导电、导磁性以及介质的绝缘性不受危害的极限 温度值。 允许温升—发热极性温度—环境极限温度40 ℃ 二、电器的散热 电器工作时,只要电器温度高于周围介质及接触零件的温度,就会向周围介质散热,所以电 器的发热和散热同时存在于电器的发热过程中。 当电器产生的热量与散失的热量相平衡时,电器的温升维持不变,称为热稳定状态,此时, 电器的温升称为稳定温升。 电器的散热以传导、对流与辐射3种基木方式进行。 ①热传导的方向是由较热部分传播,或由发热体向与它接触的物体传播。热传导是固体传 热的主要方式,它也可在气体和液体中进行。 ②对流是通过流体(液体与气体)的运动而传递热址。 ③热辐射是发热体的热量以电磁波形式传播能量的过程。热辐射可穿越真空和气体而传 播,但不能透过固体和液体物质。 《电力机车电器》 第一章 电器理论基础知 识 §1-4 电器的发热和散热 三、电器的工作制 电器的工作制可分为长期工作制、间断长期工作制(8小时)、短时工作制及间断工作制(反 复短时工作制)。 电器的长期工作制是指电器通电后连续工作到发热稳定。其特点是电器损耗所产生的热 量全部散发到周围介质中,此时温升达到稳定值。 间断长期工作制,也属于长期工作制。在电器规定的工作时间内温升早已达到稳定值,但 超过8h之后必须断开电源。 电器的短时工作制,是指电器通电时间很短,温升未达到稳定值就停止下作,并且下一次 工作要等到电器冷却到周围介质温度。 电器的间断工作制,是指电器在通电和断电周期循环下的工作过程。通电时间内温度未达 到稳定值,断电后又不能冷却到周围介质温度。多次重复通电后,电器可能达到稳定温升。 《电力机车电器》 器 第二章 接触 §2-1 接触器概述 接触器在电力机车上主要用在主电路和辅助电路中,在主电路中用于控制牵引电动机支路的 投入或切除,电阻制动时控制励磁回路的通断。在辅助电路中用于控制辅助机组的启动或停止。 控制对象包括劈相机、压缩机电动机、牵引通风机、制动通风机、变压器通风机、变压器油泵、 劈相机启动电阻等。 接触器区别于断路器和继电器的地方在于通断电路的容量的大小,一般用于中等容量电路的 控制。与其他开关电器相比,它具有动作频繁,通断电流较大,可以实现一定距离的控制等特 点。 一、接触器组成 接触器一般由以下几部分组成: 1、触头装置 一般接触器均带有主触头和联锁触头。主触头用以直接控制相应电路的通断;联锁触头用以 控制其他电器、信号或电气联锁等。 2、传动装置 传动装里是用来驱使触头闭合和断开的装置,电力机车上采用电空传动和电磁传动两种方法。 《电力机车电器》 3、灭弧装置 器 第二章 接触 灭弧装置用来及时熄灭主触头断开瞬间产生的电弧,加快切断电路并保护触头。 4、安装固定装置 二、接触器分类 1、按传动方式分 一般可分为电磁接触器和电空接触器两种。电磁接触器采用的是电磁传动装置。电空接 触器采用的是电空传动装置。 2、按主触头通断电流的性质分 可分为交流接触器和直疏接触器。电力机车上无论是交流接触器还是直流接触器.线圈 一般采用直流控制。 3、按线圈接入电路方式分 可分为串联接触器和并联接触器。一般用并联接触器。 4、按主触头所处的环境分 可分为空气式和真空式两种。目前真空接触器已在新型的电力机车上应用。 5、按主触头的数量分 可分为单极接触器和多极接触器。 《电力机车电器》 器 三、接触器基本参数 第二章 接触 1、额定电压 指主触头持续工作制下的工作电压,在此电压之内,主触头可以长期持续工作。 2、额定电流 指主触头持续工作制下的工作电流。在此电流范围之内,主触头可以长期待续工作。 3、切换能力 指触头在规定条件下能够可靠接通和切断负载的能力。在此电流值下通断负载时,不应发生 触头熔焊、有害电弧和过分的电磨损等现象。 4、动作值和释放值 动作值指接触器吸合时所需的电压或电流值。释放值指接触器吸合后,逐渐降低电压或电流 值,当减小到某一值时,接触器不能维持吸合而断开。对电空接触器主要是指动作电压(及 气压值)。 5、操作频率 操作频率指接触器在每小时内允许操作的次数。接触器的操作频率越高,每小时开闭的次数 就越多,触头及灭弧室的工作任务也就越重,则对接触器的要求就越高。操作频率一般采用每 小时150,300,600,1 200次的规定,可根据实际情况进行选用。 6、机械寿命和电气寿命 《电力机车电器》 器 第二章 接触 机械寿命指的是接触器在无负载情况下,零部件不发生机械损坏的极限动作次数;电气寿 命指的是接触器在规定的操作条件下,零部件不发生电气损坏(如烧损、过热等)的极限动 作次数。 7、动作时间和释放时间 动作时间是指接触器从通电瞬间时起到接触器完全闭合所需要的时间; 释放时间(又称开断时间)是指从线圈断电瞬间起到接触器触头完全打开所需要的时间。 §2-2 电磁接触器 电磁接触器分为直流电磁接触器(主触头通断直流)和交流电磁接触器(主触头通断交流)。 一、CZT-20B型直流电磁接触器 CZT-20B型直流电磁接触器用于SS4、SS6B、SS8型电力机车的控制电路中,控制机车前照灯 的开或关。 《电力机车电器》 二、交流电磁接触器 第二章 接触器 交流电磁接触器型号很多,本节重点讨论6C系列交流电磁接触器,包括6C180型、6C110型。 型号含义:6-设计序号 1、作用 6C系列电磁接触器用于SS4、SS7、SS8型电力机车辅助电路中,控制辅助机组的启动或停止。 包括劈相机接触器、劈相机启动电阻接触器、压缩机电动机接触器、牵引通风机接触器、制动 通风机接触器、变压器通风机接触器、变压器油泵接触器。 2、结构 6C180型、6C110型接触器结构基本相同,只是触头的额定电流不同。 主触头采用常开直动式桥式双断点,动触头为船形结构。磁系统为E型直动式,控制线圈由启动 线圈和保持线圈组成,电路中串有桥式整流器,线圈可输入交、直流控制。采用高强度耐弧塑 料制成的灭弧罩,罩内设有割弧栅片。 C-接触器 180、110-触头额定电流(A) 《电力机车电器》 3、动作原理 第二章 接触器 电磁接触器的工作原理实质上就是电磁铁工作原理,线圈无电时,在反力弹簧作用下衔铁处 于释放状态,动、静触头之间处于分断状态。当线圈通电时,在电磁力作用下衔铁吸合,带动 动触头与静触头闭合。 对于6C系列电磁接触器,由于线圈由启动线圈和保持线圈组成,刚通电时启动线圈和保持线 圈同时工作,当接触器吸合后启动线圈断开(靠自身常闭),后来接触器的闭合状态由保持线 圈来保持。 《电力机车电器》 第二章 接触器 §2-3 电空接触器 电空接触器的分断能力较大,主要用在电力机车主电路中,用于控制牵引电动机支路、磁场 削弱电阻、电阻制动时的励磁回路。SS系列电力机车大多采用TCK7系列电空接触器,有TCK7600/1500型、 TCK7B-600/1500型、 TCK7C-600/1500型三种。 一、型号意义 T-铁路机车用 C-接触器 K-空气控制 7-设计序号 600-主触头额定电流(A) 1500-开断电 压(V) 二、作用及使用情况 一台6轴机车使用了19个电空接触器。 ① TCK7-600/1500: 共用了6个,控制6台牵引电动机支路,称为线路接触器。 ② TCK7B-600/1500: 共用了12个,控制3级磁场削弱电路,称为磁场削弱接触器。直流电动 机转速公式为:n=(U-IR)/C1ф ,电力机车有2种调速方式,一是调节牵引电动机端电压,二 是削弱电动机主磁通,实际运用中先是使用调压调速,当电压达到极限值 1550V后,若还想提高 速度,通过削弱磁通实现。分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3级削弱。 《电力机车电器》 第二章 接触器 §2-3 电空接触器 ③TCK7C-600/1500: 共用了1个,控制电阻制动时的6台电机串联的励磁回路。称为励磁接触器。 三、结构 TCK7系列电空接触器结构基本相同,只是TCK7B-600/1500不分断强负载而不带灭弧罩和 吹弧线为例,主要由传动装置、触头装置、灭弧装置组成。 1、传动装置 由传动气缸、电空阀、绝缘杆组成。电空阀为2位3通闭式电空阀。 2、触头装置 由主触头、联锁触头组成。主触头为L形,线、灭弧装置 由灭弧罩、灭弧角、灭弧线圈及铁心等组成。 《电力机车电器》 第二章 接触器 §2-3 电空接触器 四、工作原理 当电空阀得电时压缩空气经电空阀进入气缸下方, 推动活塞克服复原弹簧的反力使活塞杆、绝缘杆上移, 动静触头闭合,联锁触头相应动作。 当电空阀失电时,气缸内的压缩空气经电空阀排 向大气,在复原弹簧的作用下,使活塞杆、绝缘杆下 移,带动主触头打开。(avi) 《电力机车电器》 第二章 接触器 §2-4 真空接触器 真空接触器是指其主触头是在真空室中分断,真空有利于电弧的熄灭。该种接触器具有接 通和分断能力大,电气和机械寿命长等特点,适用于重任务条件下供重要场合使用。 在SS系列电力机车上采用了EVS630/1-110DC、 EVS700/1-110DC型真空接触器。EVS-线-额定工作电流(A) 1-单极 110DC-110V直流控制电源 一、作用 EVS630/1-110 DC型,用于SS4改型、 SS9型电力机车主电路中用来接通或断开功率因数补 偿装置。 EVS700/1-110 DC型在SS8型电力机车的列车供电电路中,实现机车向列车供电的控制。 二、结构 EVS630/1-110DC型真空接触器由机座、真空开关管、连接卡圈、下连接板、软连接、上连 接板、电磁驱动机构、辅助开关、联轴节等组成。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-1 继电器概述 一、继电器的定义及组成 1、继电器定义 继电 继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热、力)达到一定值时,输出量将发生跳跃式 变化的自动控制器件。或者说,是根据某一输入量来控制执行机构的电器。根据外界输入的一 定信号来控制电路中的电流的“通”与“断”。 继电器也可认为是传递讯号的电器。在电力机车控制电路中,继电器具有控制、保护或转 换信号的作用。 2、继电器组成 继电器由测量机构和执行机构两部分组成。 测量机构是用于接收输入量,并将其转换成继电器工作所必须的物理量。执行机构是反应 继电器输出的装置,作用于被继电器控制的相关电路中。 输入量可能是电压、电流、功率等电量,也可能是液体或气体的静压力、动压力或热、光、 声和机械力等非电量。其输出量则可能是触头动作,或者是电参数的变化等。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 以上图所示的电磁式继电器为例来说明继电器的组成。它的测量机构由一拍合式电磁铁担 任,执行机构就是一对常开联锁触头。当输入量达到其动作值时,该电磁铁将输入量转变为衔 铁的吸合动作,并带动常开联锁触头由原来的断开状态转变成闭合状态,从而接通被其控制的 相关电路,得到一个输出电压。反之,当输入量达到其释放值时,电磁铁将输入量转变为街铁 的释放动作,并带动触头由闭合状态转变成断开状态。 《电力机车电器》 第三章 器 二、继电器的工作原理(继电特性) 继电 继电特性是指继电器的输入量与输出量之间的特定关系,即输入-输出特性。 输入量用x 表示,输出量用y 表示。图6-2(a)为具有常开接点继电器的继电特性。当输入量 x 从零增加时,在xxdz的过程中,继电器不动作,输出量y=0。当输入量达到x=xdz时,继电 器立即动作,输出量由0突然跃变到ymax。继续增加输入量x 到xe(额定输入量或正常工作 值),继电器保持该状态不变,输出量仍为ymax。当输入量x 从xe减少时,在x xsf 的过程 中,继电器仍然保持该状态不变,输出量还是ymax,只有当输入量减少到x =xsf时,继电器 才释放,输出量由ymax跃变到0。继续减小输入量,输出量仍然为0。对应的xdz称为继电器的 动作值,xsf称为继电器的释放值。 《电力机车电器》 器 三、继电器的特点 第三章 继电 继电器一般不直接控制主电路或辅助电路,而是通过接触器或主电路及辅助电路中的其它 电器对主电路及辅助电路进行控制的。与接触器相比较,继电器具有以下特点: (1)继电器触头容量小,采用点接触形式,没有灭弧装置,体积和重量也比较小。 (2)继电器的灵敏度要求极高,输入、输出量应易于调节。 (3)继电器能反应多种信号(如各种电量、速度、压力等),其用途很广,外形多样化。 (4)继电器不能用来开断主电路及大容量的控制电路。 四、继电器的分类 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2 电磁继电器 继电 电磁式继电器可分为电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器和信号继电器等。 ① 电压继电器是指当继电器线圈两端电压达到规定值时动作的继电器,其吸引线圈与电路 并联,故线圈直径较细,匝数较多,主要作控制用。 ② 电流继电器是指当继电器线圈流过的电流达到规定值时动作的继电器,其吸引线圈与电 路串联,故线圈直径较粗,匝数较少,多作过载或短路保护之用。 ③ 中间继电器是指用来增加控制电路数目或将信号放大的继电器,它实际上也属于电压继 电器。 ④ 时间继电器是指从接受信号至触头动作具有一定的延时,该延时又符合其准确度要求的 继电器。 ⑤ 信号继电器主要在电力系统的保护中用于指示线路故障,其测量机构既可以是并联电磁 铁,也可以为串联电磁铁,而执行机构可以有信号牌及一对或多对触头,也可以只有信号牌而 没有触头。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-2-1 直流继电器 一、中间继电器 1、中间继电器在电力机车上的作用 中间继电器在电力机车上用于控制各种控制电器的吸引线圈,以使信号放大,或用一个信 号同时控制几个电器。 在SS3B 型电力机车上采用JZ15-44Z型中间继电器。在SS9型电力机车上,被LCU逻辑控制 单元(无节点控制方式)和DKL逻辑控制 单元取代。 型号意义 :J-继电器 Z-中间 15-设计序号 44-4常开,4常闭 Z-直流控制 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 2、中间继电器结构组成 继电 JZ15-44Z 型中间继电器,主要由吸引线等部件组成。直动螺管式电磁铁布置在继电器的中央,双断点桥式银点触头位于磁轭2的 两旁。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 3、中间继电器工作原理 参看中间继电器动画 继电 二、接地继电器 1、接地继电器作用 SS3B型电力机车采用TJJ2-18/21型接地继电器,用于主电路接地保护。当发生接地故障时 1ZJDJ或2ZJDJ接地继电器动作吸合,接通导线使主断路器跳闸,同时通过其联锁触头接通彩色 液晶显示器“主接地1”或“主接地2”信号。 型号意义: T-铁路机车用 J-继电器 J-接地 2-设计序号 18-动作电压整定值 2-常开触头数 1-常闭触头数 2、接地继电器结构组成(图) TJJ2-18/21 型电磁式继电器由控制装置、恢复装置和机械联锁装置三部分组成。控制装 置和恢复装置都有各自独立的磁系统,两者间通过钩子和扭簧组成的机械联锁装置联系。继电 器组装在由酚醛玻璃纤维压制成的底板上,外面装有防尘的有机玻璃透明外罩。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 ①控制装置 控制装置由磁系统、反力弹簧和触头系统组成。 继电 磁系统为拍合式直流并联电磁铁,铁心由方钢制成,其上带有吸引线mm厚 的钢板。 触头系统为双断点桥式结构,包括一对常开主触头6 ,一对常闭主触头5和一对常开联锁触 头10组成。主触头6和5由衔铁4控制,联锁触头10由指示杆9带动。 ②恢复装置 恢复装置主要由指示杆9 、指示杆显示动作弹簧13及恢复指示杆的螺管式电磁铁等组成。 3、接地继电器动作原理 接地继电器工作原理分三种情况:正常、故障、恢复。 ①正常工作情况 在正常工作时,主电路接地继电器的吸引线圈两端的电压小于动作值(18V),控制电磁铁 产生的电磁吸力小于反力,衔铁4处于打开位置。同时,指示杆9被勾子8勾住,其涂红漆的顶部 被压在透明外罩内,常开联锁触头l0处于打开位。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 ② 故障情况 继电 当电力机车主电路出现接地故障,控制电磁铁吸引线 切断电力机车总电源,达到限制故障范围,保护主电路的作用。与此同时,衔铁4压迫勾子8的 尾部,迫使勾子克服扭簧7的作用顺时针旋转,指示杆9脱扣,并使其涂红漆部分在指示杆显示 动作弹簧13的作用下跳出透明外罩,显示动作信号,这是一种机械信号;同时,常开联锁触头 在电磁吸力的作用下吸合动作,带动主触头5、6切换有关电路,使主断路器分闸线也随之闭合,在司机台上显示接地的电信号。 ③ 恢复情况 当主电路接地故障消除时,衔铁4在反力弹簧3的作用下恢复原位,但指示杆9发出的机械信 号仍保持,常开联锁触头10仍处于闭合状态,故司机台上的电信号也仍然保持。 故障处理完毕,如机车需要继续投入运行,司机可按“合主断”扳键开关,给恢复线 短时通电,将指示杆吸入罩内,并重新被钩子8压住,使机械信号消失;联锁触头10随之断开, 司机台上的电信号也随之消失。这样,继电器就为下一次工作作好了准备。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 4、接地保护原理(图) 继电 SS3B型电力机车主电路接地保护采用两套接地系统,分别接在各转向架独立供电电路主整 流桥1ZGZ(2ZGZ)的中点。接地保护系统由接地继电器1ZJDJ(2ZJDJ)、并联的分路电阻1FLR (2FLR)、串联的限流电阻1XLR(2XLR)组成。再经110V控制电源正极至负极后接地,这是一 套有源保护系统,除网侧电路以外,主电路中任何一点接地,接地电位与 110V电压叠加构成接 地继电器动作电压。接地继电器线圈通过接地点形成电流回路后动作,使主断路器跳闸。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 三、时间继电器 1、时间继电器作用 继电 在SS系列电力机车上采用JT3系列直流电磁式继电器作为控制电路中的时间控制环节元件, 主要作衔铁延时释放用。 型号意义为:J-继电器 T-通用 3-设计序号 2、时间继电器结构组成(图) TJ3系列时间继电器由底座、阻尼套筒、U字型铁心、反力弹簧、反力调节螺母、板状衔铁、 非磁性垫片、触头组、极靴、吸引线圈等组成。 ① 极靴:使衔铁和铁心之间气隙磁通分布均匀。 ②非磁性垫片:安装在衔铁内侧与铁心相接触处,此垫片使衔铁闭合时与铁心间保持一定 的距离,即衔铁与铁心间有一定数值的磁阻,以防止衔铁在闭合状态下, 当吸引线圈断电时,剩磁将衔铁“粘住”,引起继电器不能正常释放而造 成事故。 ③ 阻尼套筒:时间继电器的延时作用是依靠套装在磁轭上的阻尼套简来保证的。材料一 般为铜或铝。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 3、时间继电器延时原理 继电 时间继电器是利用线圈断电时,由于磁通的变化在阻尼套筒中产生感应电流,此感应电流 产生的磁通与原磁通方向相同,阻碍了原磁通的衰减,从而使衔铁延缓释放来达到继电器延时 动作的目的的。 继电器吸引线圈通电时,线圈中有稳定的电流 流过,在铁心和衔铁内建立起稳定的磁通,其方向 如图所示,此时,阻尼铜套内无感应电流。 当吸引线圈断电时,由于工作磁通发生变化, 在阻尼套中产生感应电势,阻尼铜套为一个单匝的 短路线圈,根据楞次定律(感应磁通总是阻碍原磁 通的变化)产生如图所示方向的电流。显然铜套电 流产生的磁通是要阻碍原磁通的变化的,即与主磁 通方向相同,以阻碍主磁通的下降,从而使磁路中 的主磁通缓慢衰减,直到它产生的吸力小于反力, 衔铁才释放,于是就得到了需要的延时。这就是电 磁式时间继电器延时释放的原理。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-1 直流继电器 4、时间继电器延时时间的调节方法 延时时间的调节分粗调、微调两种。 继电 ①粗调 通过更换阻尼套筒来实现。阻尼套筒有1S、3S、5S等级,5s级的时间继电器一般采用大截面 铜套以降低电阻值,3s级的时间继电器则用铝套或小截面铜套以增加电阻值。 ②微调 微调又有2种方法:调节反力弹簧、调节非磁性垫片。 调节反力弹簧:在保持非磁性垫片的厚度不变的前提下,反力弹簧拧得越紧,反作用力就越 大,延时时间就越短;反之则反作用力越小,延时时间越长。 调节非磁性垫片:在保持反力弹簧不变的前提下,非磁性垫片越厚,磁路的气隙和磁阻就越 大,相同磁势下产生的电磁吸力就越小,衔铁就越容易释放,故延时时间相应缩短;反之则延 时时间相应延长。但非磁性垫片不能太薄或取消 。 《电力机车电器》 第三章 器 §3-2-2 交流继电器 继电 在SS系列电力机车上采用JL14-20J系列交流继电器作为主电路原边过流保护和辅助电路过 流保护。 型号意义:J-继电器 L-电流 14-设计序号 2-常开联锁触头数 0-常闭联锁触头数 J-交流控制 一、原边过流继电器 1、原边过流继电器在电力机车上的作用 原边过电流继电器采用JL14-20J/5 型交流电流继电器,接在高压交流电流互感器的副边, 作牵引变压器原边过电流保护。其额定电流为5A(原边300A) ,动作电流整定值为l0A(原边 600A)。 2、原边过流继电器结构 JL14-20J/5 型交流电流继电器由磁轭、反力弹簧、衔铁、非磁性垫片、极靴、触头组、铁 心 、吸引线圈等组成。 改变非磁性垫片的厚度,可调节继电器的释放电流值;改变反力弹簧的压力,可调节继电器 动作电流的整定值。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-2-2 交流继电器 二、辅助过流继电器 辅助电路过电流保护选用JL14-20J/1200 型交流电流继电器,额定电流为1200A,直接接 在辅助电路中(即电磁系统的吸引线圈就是辅助电路的母线),作辅助电路过电流保护,其动 作电流的整定值为2800A±10%(SS9型机车为2800A±5%)。 当辅助电路工作正常时,母线中通过的电流小于动作值,衔铁6在反力弹簧7的作用下处于 打开状态。若辅助电路出现过载或短路故障,衔铁6即在电磁吸力的作用下吸合,带动触头组8 中的联锁触头作相应的分合转换。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-3 机械式继电器 SS系列电力机车使用的机械式继电器有风道(风速)继电器、风压继电器和油流继电器三种。 §3-3-2 风道继电器 风道继电器安装在牵引电动机、硅整流装置柜、制动电阻柜的通风系统的风道里,用来反 映通风系统的工作状态是否正常,以确保通风系统有足够的风量。目前采用的风道继电器有 TJV1-7/10型、TY5型、TJY5A型三种。 一、TJV1-7/10型风速继电器 TJV1-7/10型风速继电器用在SS1、SS3、SS3B和SS6型电力机车上,动作整定值为7m/s。 型号意义: T-铁路机车用 J-继电器 V-速度 1-设计序号 7-动作值 1-常开触头数 0-常闭触头数。 TJV1-7/10型风速继电器,测量机构是在风力作用下绕轴转动的叶片装置,执行机构是由LW -11型微动开关担任的触头。 《电力机车电器》 器 ① TJV1-7/10型风速继电器结构 第三章 继电 §3-3 机械式继电器 TJV1-7/10型风速继电器由底座 、微动开关 、挡块 、风叶 、转轴 、盖、反力弹簧 、传动 板 、传动块 、扭簧 、拨杆、滚轮 、弹性传动件 、微动开关按钮等组成。 ② TJV1-7/10型风速继电器工作原理 当通风系统的工作正常时,风量足够,风叶4在风压力作用下转动,传动块9随着传动,并通 过扭簧10拨动传动板8,使其克服反力弹簧7的作用而向下运动,滚轮12受压后带动弹性传动件 13移动,触动微动开关按钮14,使其常开联锁触头闭合,接通相关控制电路,通风系统正常工 作。 当通风系统发生故障时,风量很小或为零,风叶4即在扭簧10和反力弹簧7的作用下恢复到原 位,传动板8不再受到传动组件的压迫,弹性传动件13释放微动开关按钮14,使其常开联锁触头 断开,切断相应的控制电路。 《电力机车电器》 器 二、TJY5和TJY5A型风道继电器 第三章 继电 §3-3 机械式继电器 SS4改型、SS8型和SS9型电力机车的牵引风机和制动风机的风道里安装的是TJY5A型风道继电 器,SS8型电力机车的硅整流风机的风道内装的是TJY5型风道继电器。 均属静压式风道继电器,用于监视电力机车上通风设备的工作情况,有效的保护发热设备。 型号意义为:T-铁路机车用 J-继电器 Y-风压 5-设计序号 ① TJY5和TJY5A型风道继电器结构 TJY5及TJY5A型风道继电器的内部结构基本相同,只是工作原理有些不同。TJY5A为正风压 型,TJY5为负风压型。 测量机构是膜片,执行机构是一对常开联锁触头 。盖板 、壳体 、常开动触头 、盖 、常开 静触头、塑料体 、出线环 、反力弹簧、塑料座 、模式铝片 《电力机车电器》 器 ② TJY5A型风道继电器工作原理 第三章 继电 §3-3 机械式继电器 牵引电动机和制动电阻柜是依靠牵引风机或制动风机吹入的压缩空气将热量带走来进行冷 却的。TJY5A 型风道继电器的风压取自牵引、制动风机风道,为正压力。当风机启动后,各风 道内产生的静压值为294Pa时,膜片10动作,带动动触头3克服反力弹簧8的作用,使常开触头闭 合,接通相应的控制电路正常工作;当通风系统发生故障,风道内无风压或风压低于294Pa时, 动触头在反力弹簧及膜片作用下恢复到原位,常开触头打开,从而切断相应的控制电路。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-3-2 风压继电器 SS系列电力机车上采用TJY3-1.5/11型和TJY3-4.5/11型风压继电器。 一、TJY3-1.5/11型风压继电器 型号意义: T-铁路机车用 J-继电器 Y-压力 3-设计序号 1.5-动作风压值(150kPa) 1-常开数 1-常闭数 1、作用 TJY3-1.5/11型风压继电器在SS系列电力机车上用作电阻制动和空气制动间的安全联锁。 在电阻制动工况下,若电阻制动力不足需要补充空气制动力时,要绝对防止机车轮周制动力过 大,造成车轮被抱死产生滑行。当司机操作空气制动补充制动缸压力达到 150kPa时,被视为补 充制动力过大,风压继电器动作,自动切除电阻制动的励磁电源,解除电阻制动。只有当制动 缸压力下降返回到100kPa时,继电器恢复,方可再次投入电阻制动。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-3-2 风压继电器 1、TJY3-1.5/11型风压继电器结构 《电力机车电器》 器 二、TJY3-4.5/11型风压继电器 第三章 继电 §3-3-2 风压继电器 该继电器的结构与TJY3-1.5/11基本相同 ,只是动作值不同(450kPa)。 TJY3A-4.5/11型风压继电器用作主断路器气路保护,避免在过低气压下动作主断路器。当 主断路器储风缸压力超过450kPa时,该压力继电器动作,触头闭合,接通主断路器分、合闸电 路,主断路器方能分、合闸。如果无此保护,主断路器就有可能在过低气压下动作,造成不能 可靠分、合闸,烧坏主断路器线圈,或者在过低气压下合闸后不能保证可靠分闸的危险,甚至 更大的故障。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-3-3 油流继电器 油流继电器是电力机车牵引变压器的附件,用来监视变压器循环系统的工作情况,当油流 停止或不正常时,给司机发出警告信号。SS4型机车采用TJV2/11型油流继电器。 型号意义: T-铁路机车用 J-继电器 V-速度 2-设计序号 1-常开数 1-常闭数 继电器的动作原理是:当油流正常循环时,油流推动叶片3克服扭簧4的扭力而转动,使常 闭联锁触头(叶片3和接线)断开,司机台上无电信号显示;当油流停滞时,叶片在扭簧作 用下返回,同接线接触,电信号电路经接线和接线而接通,司机台 上显示相应的电信号,表示油流不正常。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 §3-4 电子继电器 一、电子时间继电器 在SS系列电力机车上,除了使用电磁式时间继电器外,还装有电子式时间继电器。在SS3B 型电力机车上安装了2个TJS型电子式时间继电器,一个用于自动停车信号装置的延时,整定值 为7s,另一个用于动力制动与空气制动配合时的延时,整定值为27s。 当时间继电器接线由外电 路得电后,经降压电阻R1,在稳 压管DW1上获得24V的直流电压, 通过电阻R2对电容C2的充电获得 延时作用。当C2上的电压充至单 结晶体管BT31F的峰点电压Up时, C2经BT31F向电阻R4放电,由此产 生的脉冲触发晶闸管T,晶闸管导 通,接线接通,使 外接中间继电器线圈得电闭合。 改变电阻R2的阻值,可调整 延时时间。 《电力机车电器》 器 二、劈相机启动继电器 第三章 继电 §3-4 电子继电器 1、作用 劈相机起动继电器的作用是当劈相机起动达到一定的转速时切除起动电阻。 从劈相机工作原理可知,劈相机不能自行启动。在SS3B型电力机车上采用电阻分相启动,即 在劈相机发电相绕组中串联一个启动电阻。劈相机启动时可以把定子绕组看作由两相组成,一 相是V1-0-U1,它直接由单相电源供电;另一相是V1-0-W1,与启动电阻1PXR串联后由单相电源 供电。启动时由于V1-0-W1串联了电阻,使该相电流在时间上超前于V1-0-U1相电流,另外这两 相在空间上彼此相差一个电角度,因此它们产生的磁动势就组成了一个旋转磁场,使转子产生 启动力矩而转动,当转速达到同步转速的80-90%时,切除启动电阻,劈相机投入空载运行。 2、原理框图 由于劈相机转速是一个非电量,而劈相机发电相电压与转速相关,故可通过该继电器检测 劈相机的发电相电压值来间接测定劈相机转速。同时发电相电压的增长快慢和电网电压有关, 因此劈相机起动继电器的动作时间不是固定的。 劈相机起动继电器有两个输入信号,一个是反应电网电压的劈相机电动相电压UAB,另一个 是劈相机发电相电压UCN,两个输入电压在比较电路中降压、整流后进行比较,其比值输出给检 测电路。检测电路在检测到这个比值后,当这一比值UAB/UCN=0.9~1时,检测电路即翻转输出一 高电位去触发执行电路,使中间继电器动作,其常开触头闭合,便是最终输出。劈相机起动继 电器动作值为UAB/UCN=0.9±0.1。 《电力机车电器》 器 第三章 继电 第四章 机车主型电器 主型电器是指根据电力机车的功能需求而专门设计制造的电器,作用重要、结构复杂、体积较大的专用电器。 本章主要学习受电弓、高压连接器、主断路器、两位置转换开关、司机控制器。 §4-1 受电弓 §4-1-1 受电弓概述 1、受流器定义 电力机车、电动车辆从接触网接触导线或导电轨受取电流的装置统称为受流器。有受电弓、受电靴等多种。 2、受电弓分类 受电弓按结构形式分为单臂受电弓、双臂受电弓。 双臂受电弓结构对称,侧向稳定性好,但结构复杂,调整复杂。没得到大量使用。 单臂受电弓结构简单、尺寸小、重量轻、调整容易,具有较好的动态特性,被广泛用于电力机车、电动车 组。 3、受电弓滑板性能要求 受电弓是通过滑板与接触网导线的滑动接触而受流的,滑板的质量是影响受流质量的关键因素之一,优质 滑板应满足以下的要求: ① 力学性能好,能承受一定的冲击载荷,滑板与接触网导线之间应有合适的接触压力。 ② 摩擦系数低,对接触导线及滑板自身的磨耗小; ③ 电阻率低耐弧性强 ④ 质轻。 第四章 机车主型电器 §4-1 受电弓 4、升降弓要求 受电弓的升弓、降弓均要求动作先快后慢。 升弓时:先快缩短升弓时间,后慢减小对接触网机械冲击。 降弓时:先快防止拉弧,后慢减小对底架的机械冲击。 5、受电弓型号 单臂受电弓根据驱动方式的不同分为弹簧式、气囊式两种。 弹簧式:TSG1-600/25型,用于SS1、SS3型电力机车。 TSG1-630/25型,用于SS4改型电力机车。 TSG3-630/25型(吸收法国技术,准高速受电弓),用于SS6、SS8型电力机车。 气囊式:DSA150型、DSA200型、DSA250型等多种。地铁车辆采用DSA200型、CRH系列动车组大多采 用DSA250型、SS9型电力机车采用DSA200型。 第四章 机车主型电器 §4-1-2 DSA200型单臂受电弓 一、DSA200型单臂受电弓结构 DSA200型单臂受电弓由集电头部分、四连杆机构、阻尼装置、驱动装置、自动降弓装置(ADD)组成。 1、集电头部分 包括集电头、集电头支架。集电头包括弓角和滑板。 弓角—防止接触网分叉处接触网导线进入滑板底面造成刮弓事故。 滑板—直接与接触网导线接触受流的部件。DSA200的滑板采用整体碳滑板,碳条高度为22 mm,极限尺寸 为5mm。滑板中有风道,通有压缩空气,如果滑板磨损至极限或断裂时,自动降弓装置发生作用, 受电弓会迅速自动下降,防止弓网事故的进一步扩大。 集电头支架—弓角与滑板的支撑。 2、连杆机构 连杆机构包括:底架、下臂、下导杆、上臂、上导杆。 第四章 机车主型电器 §4-1-2 DSA200型单臂受电弓 ① 底架 底架由高级合金钢焊接成方框结构,有很高的机械结构强度和抗振性。是整个受电弓的基座部分,并通过 绝缘子固定在车顶上,是驱动装置、ADD自动降弓系统以及其他连杆机构的安装和连接枢纽。 ② 下臂 下臂由圆管合金钢焊接而成,是四连杆机构中的主动杆,传递驱动装置输出力矩给上框架系统,保证所需 的弓网接触压力,同时也是ADD气路的传输通道。 ③ 上臂 上臂由铝合金焊接框架组成。是四连杆机构中的从动杆,传递力矩给弓头机构,同时也是平衡系统的一个 环节。 ④ 下导杆 下导杆与上框架和底架相连接,工作中承受拉力,部件两端有万向球轴承,保证了灵活的自由度。 ⑤ 上导杆(平衡杆) 作用是保证集电头滑板面在受电弓整个工作高度范围内,始终保持基本水平状态。 第四章 3、阻尼装置和减震器 机车主型电器 §4-1-2 DSA200型单臂受电弓 阻尼装置主要由阻尼器、防尘盖、保护套等组成。用于有效地吸收机车高速运行时产生的冲击和振动,保证 滑板和接触导线接触可靠。 在落弓位置,受电弓放在三个橡胶减震器上。 4、驱动装置 驱动装置主要由空气过滤器、升弓单向节流阀、精密调压阀、压力表、降弓单向节流阀、安全阀、升弓装置、 电空阀等组成(参图)。 驱动装置用于传递和控制升降弓作用力矩,并调节升降弓时间,保证动作过程先快后慢。 ① 空气滤清器使进入气囊的压缩空气清洁。 ② 单向节流阀是一个流量控制阀,通过改变流通管路的截面大小来调节气流量。升降弓节流阀结构相同。 ③ 精密调压阀向受电弓提供恒定的压缩空气。 ④ 安全阀的作用是当调压阀故障时保护气路最高压力。 ⑤升弓装置由气囊、螺杆、桁架装配、钢丝绳等组成。 第四章 §4-1-2 DSA200型单臂受电弓 5、自动降弓装置(ADD) 机车主型电器 自动降弓装置的作用是,当滑板磨损至极限或断裂时,自动降弓装置发生作用,受电弓会迅速自动下降,防 止弓网事故的进一步扩大。 ADD自动降弓装置主要由快速降弓阀8、ADD试验阀10、ADD关闭阀9等组成。 快速降弓阀实质上就是一个节流阀和气控快排阀的组合体,分别与滑板和升弓气囊相通,其上有一大气口。 滑板没有磨耗到极限或断裂时,气控阀的控制口有正常压力处于右态,升弓气囊与大气口之间关闭,系统正常工 作;一旦发生滑板磨耗过限或断裂时,气控阀控制口压力迅速从滑板排除而转换为左态,升弓气囊与大气相通, 压缩空气迅速排出,受电弓自动降下。 ADD试验阀10在正常情况下处于关闭状态。该阀主要功能是在现场组装以及检修中,模拟碳滑板的泄漏情况, 用来检查ADD阀是否工作正常和气管内部是否有堵塞现象发生。 ADD关闭阀9在正常情况下处于常开状态。该阀的主要功能是用于切断受电弓的ADD保护功能。 第四章 机车主型电器 §4-1-2 DSA200型单臂受电弓 二、DSA200型单臂受电弓动作原理 1、升弓动作过程 由受电弓电空阀控制的压缩空气经过空气过滤器、升弓单向节流阀(受限)、精密调压阀、压力表、降弓 单向节流阀(不受限)、安全阀,进人气囊,气囊扩张使桁架向左移动,带动钢丝绳绕下臂弧板运动,拉起 下臂,通过下导杆,使得上臂升起,弓头与接触网接触,完成升弓受流过程。 2、降弓动作过程 升弓电空阀失电,压缩空气从气囊经安全阀、降弓单向节流阀(受限)、精密调压阀、压力表、升弓单向 节流阀(不限)、空气过滤器,从电空阀排出,气囊收缩使桁架向右移,带动钢丝绳绕下臂弧板运动,受电弓 靠自重下落并维持在降弓位。 第四章 机车主型电器 §4-2 高压连接器 一、高压连接器作用 高压连接器用于SS4、SS3B固定重联机车,主要功能是在两节机车进行连挂时,自动连接两节机 车车顶的25kV高压电路。安装在每节车尾部的车顶上,依靠机车连挂车钩的力量,与车钩同时对接。 分离时也随机车的车钩脱开而自动分离。SS4改型机车采用的是TLGI-400/25型高压连接器。 二、高压连接器结构 单台高压连接器由支持绝缘子、导向羊角、半圆环静触头、叉形件动触头、导电杆、橡胶波纹管、伸张弹 簧、十字接头支承、支承缸体、止动器等组成。 1、支持绝缘子 支持绝缘子将连接器的主体固定在车顶,并与车顶电气绝缘隔离。 2、导向羊角 导向羊角在机车连挂时取导向作用。羊角在水平及垂直方向都具有较宽的导向范围,连挂时即使水平位 置或垂直位置存在误差,也可保证良好的自动导向对接。 §4-2 高压连接器 3、半圆环静触头、叉形件动触头 高压连接器的叉形件(动触头)和半圆环(静触头)为铜质镀银材料,采用线接触方式,具有工作可靠、 接触电阻小和散热较好的优点。连接动作时两台高压连接器的叉形件插入彼此的半圆环中,同时由叉 形件上的拉簧提供接触压力。 4、导电杆 导电杆轴向穿过十字接头安装孔,再通过导电杆上的键槽与十字接头的轴套上的长方形键槽孔配合,组 装成一整体。起到了导通电流、机械连接、滑动和限位的作用。 5、橡胶波纹管 隔离外界灰尘、雨水等,使内部导电杆、伸张弹簧等免遭腐蚀。 §4-2 高压连接器 6、伸张弹簧 伸张弹簧安装在橡胶波纹管内。当连接器头部不受压缩力时,连接器处于最大伸张状态,为对接做好准 备;对接时,两台连接器相互压缩,当压缩到一定量时,连接器头部的半圆环与叉形连接机构动作,相互扣 紧,连接过程完成。当两台连接器之间的距离随机车变化时,两台连接器的伸张弹簧保证其头部的电气连接 机构一直处于扣紧状态,导电半环与叉形件的接触压力保持不变,因而具有优良的导电性能。 7、十字接头支承装置、支承缸体 十字接头支承装置、支承缸体是高压连接器的关键部分,结构复杂。 若需单节机车独立运行时,单台连接器处于自由状态。 十字接头支承装置、支承缸体的作用就是使处于自由状态的单台连接器处于平衡状态。有上下摆动、左 右摆动两种情况。上下摆动由十字接头支承装置来平衡;左右摆动由支承缸体来平衡。 第四章 机车主型电器 §4-2 高压连接器 三、高压连接器工作原理 当两节车需要连挂重联运行时,依靠两节车车钩挂接时的牵引力,使两个连接器慢慢靠近,在羊角的导 向作用下,使各自的导电半圆环(静触头)准确地插入对方的叉形件(动触头)中,接通两节车一次侧高压 电路。同时叉形件上的拉力弹簧紧紧地把半环扣住,由于两台连接器的相对位移由张力弹簧、复位弹簧来吸 收调整,因而能保持叉形件与半圆环的接触压力恒定不变,从而能够保证较好的电气性能。 当两节车分离时,依靠两节车分离时的牵引力可自动分离,并断开两节车的一次侧高压电路。 从图4-12上可以看出,高压连接器接合状态下的电流路径为从一节车的高压同路到导 电极,经软连接线,到导电杆,然后通过喇叭形头部内的软连线、半环、叉形件,到另一连接器的 又形件、半环、导电杆母线等,再到另一}y车的车顶母线 第四章 机车主型电器 §4-3 主断路器 主断路器位于受电弓与主变压器原边绕组之间,安装在机车车顶上。是电力机车电源总开关和机车总保 护。常用的有空气断路器、真空断路器。 在交-直型电力机车上发生以下故障时主断路器自动跳闸,切除机车总电源。①主变压器原边过流;② 辅助电路过电流;③主电路接地;④辅助电路接地;⑤零压;⑥辅机保护动作;⑦主电路过流;⑧制动机紧 急制动。 §4-3-1 空气断路器 以TDZ1A-10/25型空气断路器为例。(动画初识) 一、 TDZ1A-10/25型空气断路器构造 TDZ1A-10/25型空气断路器以底板为界分为高、低压两大部分。 1、 高压部分 高压部分包括灭弧室、非线性电阻、隔离开关。 §4-3-1 空气断路器 (1)灭弧室 灭弧室主要由空心瓷瓶、动触头、静触头、导电管、触头弹簧组成。 ① 空心瓷瓶:一端装风道接头,通过支持瓷瓶的中心空腔与主阀的气路相连,另一端装法兰盘以此将高压 电引入主断路器。 ② 动触头:呈管状,其一端为工作端,工作端的管内壁做成弧形,成一“喷口”,以利于与静主触头球面有 良 好接触及产生良好的吹弧作用;另一端与一圆环形弹簧座相贴。 ③ 静触头:静触头的头部为球状,端部镶有耐电弧的钼块,以提高耐弧性能;通过套筒与隔离开关静触头相 连。 ④ 导电管:套装在动主触头外面,与动主触头之间可以相对滑动,也有良好的电接触。 ⑤ 触头弹簧:触头弹簧的张力较大,它一方面使动、静主触头间具有一定的接触压力,另一方面使动、静 主触头开断后能自行恢复闭合状态。 §4-3-1 空气断路器 主触头工作过程: 当灭弧室内没有压缩空气进入时,主动触头在触头弹簧的作用下与静触头闭合。当分闸阀得电时,压缩空 气进入灭弧室,推动主动触头克服触头弹簧的压力向左移动,动、静主触头间产生的电弧进入主动触头“喷 口”,拉长、冷却,进而强迫熄灭。废气通过网罩由外罩下方排气孔排向大气。主断路器分闸完成,压缩空 气停止进入灭弧室,动触头在触头弹簧的作用下与静触头重新闭合。 (2)非线性电阻 非线性电阻并联在主触头两端,用于限制过电压。由10个串联的非线性电阻片和干燥剂等组成。 非线性电阻的阻值与电压成反比,高电压时呈现低电阻,低电压时呈现高电阻。 (3)隔离开关 隔离开关主要由动触指、闸刀杆、弹簧盒、法兰盘下转动座、连接件等组成。 §4-3-1 空气断路器 隔离开关工作过程: 隔离开关自身不带灭弧装置,不具有分断大电流的能力,它与主触头协调动作,完成主断路器的分、合 闸动作。 主断路器分闸时的动作顺序是:主触头分断电路并在灭弧室内熄灭主动、静触头之间的电弧,隔离开关 打开,主触头重新闭合。此时,隔离开关保持在打开位置,从而保持主断路器处于分闸状态。即主断路器分 闸时,隔离开关比主触头延时动作,待主触头断开并熄弧后再无电断开。主断路器合闸时,主触头不不再动 作,仅需操纵隔离开关闸刀闭合即可。 2、低压部分 低压部分主要由主阀、起动阀、延时阀、传动风缸、辅助开关等组成。 §4-3-1 空气断路器 (1)主阀 主阀用于控制主断路器的分闸。采用气压差动式原理。由阀体、活塞、阀杆、阀盘、弹簧等组成。 主阀有5条气路:A腔通储气风缸;B腔通灭弧室和延时阀;C腔通起动阀的E腔;另外还有一条小气路,使 储气缸与灭弧室长期相通,保证灭弧室对外经常有一正压力,防止外界潮湿空气进入灭弧室。 主阀工作过程: 当分闸电磁铁线圈失电时,在A腔压缩空气和弹簧的共同作用下,主阀处于关闭状态。 当分闸电磁铁线圈得电时,分闸阀动作,起动阀D腔的压缩空气经阀门从E腔送往主阀的C腔,虽然主阀 阀盘和活塞两端都受到空气的作用,但活塞的直径大于阀盘的直径,使阀杆带动阀盘和活塞左移,主阀打 开,储气缸内大量的压编空气向上经主阀、支持瓷瓶进入灭弧室,带动主触头动作;向下送人延时阀的进 气孔,延时一定时间后使隔离开关断开。 §4-3-1 空气断路器 (2)启动阀 ① 起动阀作用 起动阀的作用是接收分、合闸信号,控制气路的通断使主断路器分闸、合闸。 ② 起动阀结构 起动阀由分闸阀、合闸阀两部分组成。包括分闸电磁铁、合闸电磁铁、分闸阀杆、合闸阀杆、弹簧等组 成。 ③ 起动阀气路 起动阀弹簧室为D腔,与储气风缸长期相通,孔径为8mm。 分闸阀门下方为E腔,通主阀的C腔,阀杆尾部有一个2mm大气孔,分闸结束后E腔压缩空气由此排向大气。 合闸阀门下方为F腔,通传动风缸,阀杆尾部有一个2mm大气孔,合闸结束后传动风缸压缩空气由此排 向大气。 ④ 起动阀工作过程 分闸:当分闸电磁铁线圈得电时,分闸电磁铁的动铁心撞击分闸阀阀杆,使阀杆克服弹簧的作用向上移 动,阀门打开,D腔的压缩空气经阀门从E腔送往主阀的C腔,主阀动作带动主断路器分闸。 §4-3-1 空气断路器 合闸:当合闸电磁铁线圈得电时,合闸电磁铁的动铁心撞击合闸阀阀杆,使阀杆克服弹簧的作用向上移 动,阀门打开,D腔的压缩空气经阀门从F腔进入传动风缸,使主断路器合闸。 合闸完毕,传动风缸压缩空气从合闸阀杆下方2mm排气孔排出,为下次合闸做好准备。 (3)延时阀 延时阀的作用是使进入传动风缸的压缩空气比灭弧室滞后一定时间,确保主触头先分断并灭弧后隔离开 关不带电开断。 延时阀由弹性膜片、阀门、阀杆、弹簧、节流孔等组成。 (4)传动风缸 (5)辅助开关 辅助开关主要有两方面作用: ① 作分、合闸之间的电气联锁,即分闸完成后切断分闸线圈电路,接通合闸线圈电路,为下一步合闸动作 做好准备,保证下一步只能是合闸动作而非分闸动作,反之亦然。 ② 与信号控制电路相连,显示主断路器所处的状态。分闸状态时信号灯亮,合闸状态时信号灯灭。 第四章 二、 TDZ1A-10/25型空气断路器工作原理 1、分闸过程 机车主型电器 §4-3 主断路器 司机按下主断路器分闸按键开关,分闸线圈得电,分闸阀阀杆上移,起动阀 D腔的压缩空气经起动阀E腔 进入主阀的C腔,主阀左移,储气缸内的压编空气经支持瓷瓶进入灭弧室,推动主动触头左移断开电路,电弧 被吹入主动触头的空腔内,冷却、拉长、进而熄灭。 进入延时阀的压缩空气经一定时间延时后,推动延时阀阀门上移,压络空气进入传动气缸工作活塞的左 侧,推动工作活塞右移,驱动传动杠杆带动控制轴、转动瓷瓶转动,隔离开关分闸。 同时联锁触头完成如下三项工作:一是切断分闸线圈电路分闸线圈失电,分闸阀关闭,D腔的压缩空气不 再进入E腔和C腔,主阀关闭,压缩空气停止进入灭弧室,主触头在反力弹簧的作用下重新闭合,分闻过程完 成;二是接通信号控制电路,使主断路器信号灯亮,显示主断路器处于断开状态,三是接通合闸线圈电路, 为下一次合闸做好准备。 第四章 机车主型电器 §4-3 主断路器 2、合闸过程 司机按下主断路器合闸按键开关,合闸线圈得电,合闸阀杆上移,起动阀D腔的压缩空气 经起动阔F腔进入传动气缸工作活塞的右侧,推动工作活塞左移,驱动传动杠杆带动控制轴、 转动瓷瓶转动,隔离开关合闸。 同时联锁触头完成如下三项工作:一是切断合闸级圈电路,合闸线圈失电,合闸阀关闭,压缩空气停止 进入传动气缸,合闸过程完成;二是接通信号控制电路,使主断路器信号灯灭,显示主断路器处于闭合状态; 三是接通分闸线圈电路,为下一次分闸做好准备。 §4-3-2 真空断路器 一、真空断路器特点 真空断路器以真空作为绝缘介质和灭弧介质,利用真空耐压强度高和介质强度恢复快的特点进行灭弧。 真空断路器有以下特点(优点):结构简单、工作可靠、分断容量大、动作速度快、绝缘强度高、整机 检修工作量小等。 二、真空断路器结构 BVAC N99型真空断路器由高压部分、中间绝缘部分、控制部分组成。 (1)高压部分 包括水平绝缘子、真空包组装和传动轴头组装等。真空包组装安装于水平绝缘子内部,构成机车顶上的 高压回路。真空包通过密封和大气隔离,其包括动触头、静触头和瓷质外罩等。 (2)中间绝缘部分 中间绝缘部分包括垂直绝缘子、车顶和断路器之间的O型密封圈。垂直绝缘子的绝缘能力30kv。 (3)控制部分 控制部分包括合闸装置、分闸装置两大部分。 合闸装置包括:调压阀、空气过滤阀、压力开关、电磁阀、压力气缸、保持线 真空断路器 ① 调压阀:调整进入储气风缸的压力,保证合适的合闸速度。 ② 空气过滤阀:保证进入储气风缸的压缩空气的清洁与干燥。 ③ 压力开关:用以监控断路器的最小合闸气压值,当储气风缸的气压低于整定值时,自动断开,使主断路 器拒绝合闸。 ④ 电磁阀:控制储气风缸与压力气缸的气路通断,实现合闸。 ⑤ 压力气缸:将空气压力转换为机械推力,控制主断路器合闸。 ⑥ 保持线圈:安装在气缸上部,通过对气缸活塞的吸合,实现对合闸状态的保持。 分闸装置包括:恢复弹簧、肘节机构。 分闸时,保持线圈失电,恢复弹簧和肘节机构动作,实现真空断路器的分断快速脱扣。 三、真空断路器工作原理 §4-4 转换开关 一、两位置转换开关作用 两位置转换开关用在交-直型电力机车的主电路中,用于改接主电路实现机车的换向和牵引-电阻制动工 况的转换。接受司机控制器“换向手柄”控制,有“后”“0”“前”“制”4个位置。 接车换向:通过改变牵引电动机励磁电流方向来实现。 牵引-制动:牵引工况时牵引电动机电枢绕组和励磁绕组串联;电阻制动工况时,电枢绕组串联制动电阻 通过整流器形成回路,励磁绕组全部串联由整流器单独供电。 二、两位置转换开关结构 §4-5 司机控制器 一、司机控制器作用 司机控制器是司机用来操纵机车运行的主令控制电器,司机通过它来控制机车控制电路中的低压电器, 进而控制主电路的电气设备,实现机车的起动、调速、转换运行方向、电气制动。 司机控制器包括 主司机控制器 和 辅助司机控制器(调车控制器),主司机控制器安装于司机台右手位, 调车控制器安装于正司机左手侧窗下方。 二、司机控制器结构 司机控制器由换向鼓、调速鼓两个不同功能的鼓形控制器组成。调速鼓用于调节机车运行速度,换向鼓 用于改变机车运行方向和实现牵引制动工况的转换。主要由换向手柄、换向鼓转轴、调速手柄、调速鼓转轴、 辅助触头组、面板、底板、支架、定位连锁机构、电位器等部件组成。调速轴(主轴)连接电位器,共有 0、 牵引、制动三个区域,用于调节机车速度。换向轴有后、0、前、制四个位置。 §4-5 司机控制器 三、司机控制器工作原理 司机控制器的基本工作原理包括控制线V电压给定信号的输出。 1、控制线路得失电原理:调速轴和换向轴上套装不同形状的凸轮,当司机转动手柄时带动凸轮转动,当 凸轮的凸起部分转动到辅助触头盒的杠杆位置时,杠杆受到凸轮块的挤压而将与其连接的动触头顶开,使触 头盒的常开、常闭状态发生变化,控制相应线路的得失电。反之,当凸轮转到凹进位置时,在触头盒恢复弹 簧的作用下,辅助触头盒触点复原,控制线路的得失电恢复原样。 2、0~15V电压给定信号输出:当司机推动调速手柄时,通过齿轮传动带动调速轴转动,再由连轴器连接 电位器,通过控制电位器电阻的大小来输出0~15V的电压信号。 §4-5 司机控制器 四、机械联锁关系 司机控制器的调速手柄固定,换向手柄可从“0”位装入或取出。为了防止误操作,调速手柄和换向手 柄之间有如下机械联锁关系。 (1)换向手柄在“0”位时,才能插入或取出。 (2)换向手柄在“0”位时,调速手柄被锁住不能推动。 (3)换向手柄在“前”或“后”位时,调速手柄只能推向“牵引”区域。 (4)换向手柄在“制”位时,调速手柄只能推向“制动”区域。 (5)调速手柄在“0”位。

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    2019-10-06 09:44
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